Испанский университет решает 100-летнюю проблему и опровергает концепцию Эйнштейна.

Профессор Севильского университета Хосе Мария Мартин Олалья опубликовал статью, в которой он решает проблему, возникшую 120 лет назад в области термодинамики , тем самым исправляя идею, выдвинутую более века назад Альбертом Эйнштейном , сообщают в Севильском университете.

Так называемая теорема Нернста — общее экспериментальное наблюдение, представленное в 1905 году, которое устанавливает, что обмен энтропией стремится к нулю, когда температура стремится к нулю, — была напрямую связана со вторым законом термодинамики в статье, опубликованной в журнале « The European Physical Journal Plus », единственным автором которой является профессор Мартин Олалла.

Помимо решения проблемы, поставленной 120 лет назад, демонстрация расширяет следствия, связанные со вторым законом термодинамики — принципом, устанавливающим увеличение энтропии Вселенной .

Проблема теоремы Нернста возникла в начале 20 века, когда изучались общие свойства материи при температурах, близких к абсолютному нулю (273 градуса ниже нуля). За эти исследования Вальтер Нернст был удостоен Нобелевской премии по химии в 1920 году .

Объясняя свои результаты, Нернст утверждал, что абсолютный ноль должен быть недостижим, поскольку в противном случае можно было бы построить машину, которая, используя абсолютный ноль в качестве хладагента, преобразовывала бы все тепло в работу, что противоречило бы принципу возрастания энтропии, и таким образом он доказал свою теорему в 1912 году.

Сразу же после этого Эйнштейн опроверг эту демонстрацию, указав, что такая гипотетическая машина не может быть построена на практике и, следовательно, не может подвергать сомнению справедливость принципа возрастания энтропии .

Таким образом, Эйнштейн отделил теорему от второго закона термодинамики и связал ее с третьим законом, независимым от второго, — идея, которая опровергается исследованием Мартина Олальи.

В представленной демонстрации профессор Мартин Олалла вводит два нюанса, которые были опущены Нернстом и Эйнштейном: формализм второго закона термодинамики требует, с одной стороны, существования машины, которую вообразил Нернст, а с другой стороны, требует, чтобы эта машина была виртуальной; машина не потребляет тепла, не производит работы и не ставит под сомнение второй закон.

Объединение обеих идей позволяет нам заключить, что обмен энтропией стремится к нулю, когда температура стремится к нулю (что является теоремой Нернста), и что абсолютный ноль недостижим.

Мартин Олалла отмечает, что «фундаментальной проблемой термодинамики является различение ощущения температуры, ощущения тепла и холода, от абстрактного понятия температуры как физической величины», и добавляет:

«В дискуссии между Нернстом и Эйнштейном температура была всего лишь эмпирическим параметром: условие абсолютного нуля представлялось условием, при котором давление или объем газа становились близкими к нулю. Формально второй закон термодинамики дает более конкретное представление о том, что такое естественный ноль температуры . Идея связана не с каким-либо ощущением, а с той машиной, которую вообразил Нернст, но которая должна быть виртуальной. Это радикально меняет подход к доказательству теоремы».

В исследовании указывается, что единственным общим свойством материи вблизи абсолютного нуля, которое не может быть связано со вторым законом термодинамики, является исчезновение теплоемкости , также сформулированное Нернстом в 1912 году.

Однако Мартин Олалла предлагает иную формализацию: «Второй принцип содержит идею о том, что энтропия уникальна при абсолютном нуле. Отмена удельных теплоемкостей лишь добавляет, что это уникальное значение равно нулю. Это больше похоже на важное дополнение, чем на новый принцип».